Tài liệu Khái quát về các loại hệ thống năng lượng gió

1 Công trình đƣợc hoàn thành tại: TRƢỜNG ĐHKTCN THÁI NGUYÊN Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Cao Xuân Tuyển Phản biện 1: PGSTS. Nguyễn Thanh Hà Phản biện 2: TS. Trần Xuân Minh Luận văn đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng chấm luận văn họp tại: Trƣờng ĐHKTCN Thái Nguyên Vào hồi 14 giờ 30 ngày 18 tháng 8 năm 2014 Có thể tìm đọc luận văn tại thƣ viện: Thƣ viện trƣờng ĐHKTCN và TTHL Đại học Thái Nguyên. 2 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG MÁY PHÁT ĐIỆN SỨC GIÓ 1.1. GIÓ VÀ NĂNG LƢỢNG GIÓ Trong số các nguồn năng lƣợng thay thế, năng lƣợng gió có thể đại diện cho cơ hội tăng trƣởng mạnh nhất tại Việt Nam. Các cuộc khảo sát cho thấy rằng khoảng 85% đất đai Việt Nam có độ cao và tốc độ gió trung bình phù hợp để phát ra năng lƣợng gió. Các chuyên gia Ngân hàng Thế giới đã kết luận Việt Nam có khả năng tạo ra 513.360 MW hàng năm từ năng lƣợng gió – gấp 10 lần tổng công suất phát điện quốc gia dự kiến cho năm 2020. Hình 1.1: Ưu đãi đầu tư cho các dự án năng lượng mặt trời và gió tại Việt Nam Đặc biệt các tỉnh Bình Thuận và Ninh Thuận ở ven biển đƣợc xem là có tiềm năng lớn nhất cho năng lƣợng gió tại những vùng đất lớn khô cằn và không phải là đất nông nghiệp màu mỡ. Hiện nay, có hơn 20 dự án điện gió tại Việt Nam, chủ yếu ở Bình Thuận (12 dự án trên đất liền và huyện đảo Phú Quý), Ninh Thuận, Bình Định, Phú Yên và huyện đảo Côn Đảo của tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu, nơi lƣợng gió cũng nhƣ tốc độ gió trung bình cao nhất so với phần còn lại của đất nƣớc. * Tính kinh tế của phong điện Chi phí để xây dựng một trạm phong điện gồm: 3  Chi phí cho máy phát điện và các cánh đón gió chiếm phần chủ yếu. Có nhiều hãng sản xuất các thiết bị này, nhƣng với giá bán và chất lƣợng kỹ thuật rất khác nhau.  Chi phí cho bộ ổn áp và hòa mạng, tự động đƣa dòng điện về điện áp và tần suất với mạng điện quốc gia.  Chi phí cho ắc-quy, bộ nạp và thiết bị đổi điện từ ắc-quy trở lại điện xoay chiều. Các bộ phận này chỉ cần cho các trạm hoạt động độc lập.  Chi phí cho phần tháp hoặc trụ đỡ tùy thuộc chiều cao trụ, trọng lƣợng thiết bị và các điều kiện địa chất công trình. Phần tháp có thể sản xuất tại Việt Nam để giảm chi phí. Với các trạm phong điện đặt trên nóc nhà cao thì chi phí này hầu nhƣ không đáng kể.  Chi phí cho việc vận chuyển tới nơi xây dựng và công việc lắp đặt trạm ở Việt Nam rẻ hơn rất nhiều so với các nƣớc khác, đặc biệt nếu xây dựng ở vùng ven biển, ven sông hoặc dọc theo các tuyến đƣờng sắt. 1.2. KHÁI QUÁT VỀ CÁC LOẠI HỆ THỐNG NĂNG LƢỢNG GIÓ VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN 1.2.1. Khái quát về các loại hệ thống năng lƣợng gió Cho đến nay có hai loại tuốc bin gió chính đƣợc sử dụng, đó là: tuốc bin gió tốc độ cố định và tuốc bin gió với tốc độ thay đổi. Loại tuốc bin gió thông thƣờng nhất là tuốc bin gió với tốc độ cố định (Fixed speed wind turbine), trong đó máy phát không đồng bộ đƣợc nối trực tiếp với lƣới. Tuy nhiên hệ thống này có nhƣợc điểm chính là do tốc độ cố định nên không thể thu đƣợc năng lƣợng cực đại từ gió. 4 Gearbox Soft starter IG Transformer Capacitor bank Hình 1.2: Tuốc bin gió với tốc độ cố định Loại tuốc bin gió với tốc độ thay đổi có bộ biến đổi nối trực tiếp giữa mạch stator của máy phát và lƣới, do dó bộ biến đổi đƣợc tính toán với công suất định mức của toàn tuốc bin. Máy phát ở đây có thể là loại không đồng bộ rotor lồng sóc hoặc là đồng bộ. ≈ Gearbox G = ≈ = Power electronic converter Transformer Hình 1.3: Tuốc bin gió với tốc độ thay đổi có bộ biến đổi nối trực tiếp giữa stator và lưới Transformer Gearbox DFIG ≈ = ≈ = Power electronic converter Hình 1.4: Tuốc bin gió tốc độ thay đổi sử dụng MDBNK 5 Nhƣợc điểm chính của tuốc bin gió với tốc độ thay đổi sử dụng MDBNK là vấn đề lỗi lƣới. Lỗi lƣới trong hệ thống năng lƣợng, thậm chí ở xa so với vị trí đặt tuốc bin sẽ gây ra sụt điện áp lƣới, dẫn tới từ thông quá độ dao động, làm cảm ứng trong mạch rotor sức phản điện động có trị số lớn và nếu lớn hơn khả năng cực đại của bộ biến đổi có thể tạo ra, sẽ gây mất điều khiển dòng và gây quá dòng lớn, có thể phá hỏng bộ biến đổi. 1.2.2. Đối tƣợng nghiên cứu của luận văn Ở các hệ thống phát điện chạy sức gió sử dụng máy điện không đồng bộ ta phải tạo từ thông kích từ trƣớc khi khai thác năng lƣợng từ gió. Việc kích từ đó hoặc thực hiện nhờ nguồn điện từ lƣới (trƣờng hợp vận hành có hoà lƣới), hoặc nhờ ắc quy để tạo kích từ, hoặc nhờ tụ điện với điều kiện có từ thông dƣ trong máy điện không đồng bộ. Gear CL Box NLPL ~ Grid = SG = ~ Hình 1.5: Hệ thống phát điện sức gió sử dụng máy điện đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu(ĐB-KTVC) có điện áp máy phát được chỉnh lưu đơn giản. Gear NLMF NLPL Box SG ~ = = ~ Grid 6 Hình 1.6: Hệ thống phát điện sức gió sử dụng máy điện đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu(ĐB-KTVC) có điện áp máy phát được chỉnh lưu có điều khiển tuỳ theo sức tiêu thụ nhờ nghịch lưu phía máy phát Ở các hệ thống phát điện turbine gió sử dụng máy điện đồng bộ kích thích nam châm vĩnh cửu (MĐĐB-KTVC) có ƣu thế hơn về mặt tạo từ thông kích từ nhờ hệ thống nam châm vĩnh cửu gắn trên rotor của máy, vì vậy chỉ cần quay máy phát là đầu ra máy phát đã xuất hiện điện áp, đây là một trong những ƣu điểm của hệ thống phát điện sức gió sử dụng MĐĐB – KTVC. Hệ thống phát điện sức gió sử dụng MĐĐB-KTVC có thể sử dụng bộ chỉnh lƣu đơn giản phía máy phát nhƣ hình 1.6, hoặc sử dụng bộ nghịch lƣu phía máy phát (NLMF) nhƣ hình 1.7. 1.3. Kết luận Chƣơng 1 đã tìm hiểu về năng lƣợng gió và khảo sát đƣợc tiềm năng năng lƣợng gió ở Việt Nam. Phân tích ƣu nhƣợc điểm của các hệ thống phát điện sức gió và xác định đƣợc đối tƣợng nghiên cứu của Luận văn. 7 CHƢƠNG 2 GIỚI THIỆU PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BACKSTEPPING 2.1. PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG KINH ĐIỂN 2.1.1. Bộ điều khiển PID PID là bộ điều khiển tỷ lệ - tích - vi phân (Proportional-IntegralDerivative). Bộ điều khiển PID điều khiển đối tƣợng SISO theo nguyên tắc sai lệch: x(t) e(t) PID u(t) Đối tƣợng y(t) (-) Hình 2.1: Sơ đồ bộ điều khiển PID 2.1.2. Bộ điều khiển PID số Hầu hết các bộ điều khiển công nghiệp hiện nay đƣợc xây dựng trên nền máy tính số, vì thế thuật toán PID cũng cần đƣợc biểu diễn dƣới dạng phù hợp cho việc lập trình cài đặt. Bộ PID rời rạc đọc sai số, tính toán và xuất ngõ ra điều khiển theo một khoảng thời gian xác định (không liên tục) - thời gian lấy mẫu T. Thời gian lấy mẫu cần nhỏ hơn đơn vị thời gian của hệ thống. Không giống các thuật toán điều khiển đơn giản khác, bộ điều khiển PID có khả năng xuất tín hiệu ngõ ra dựa trên giá trị trƣớc đó của sai số cũng nhƣ tốc độ thay đổi sai số. Điều này giúp cho quá trình điều khiển chính xác và ổn định hơn. Cấu trúc cơ sở của hệ thống điều khiển số: 8 Hình 2.2: Bộ điều khiển PID số 2.1.3. Một số hạn chế của bộ điều khiển PID - Khi hệ thống bị tác động bởi nhiễu, nhiễu sẽ đƣợc đƣa đến đầu vào thông qua mạch phản hồi và tổng hợp cùng với tín hiệu mẫu do vậy tín hiệu điều khiển cũng sẽ bao gồm nhiễu. Đây là một trong những nguyên nhân ảnh hƣởng đến tính ổn định của hệ thống và độ chính xác điều khiển. 2.2. PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHI TUYẾN BACKSTEPPING 2.2.1. Thiết kế bộ điều khiển trên cơ sở hàm điều khiển Lyapunov Hàm điều khiển Lyapunov là một khái niệm mở rộng của hàm Lyapunov. Hàm Lyapunov chỉ đƣợc định nghĩa cho hệ không bị kích thích và ổn định, còn khái niệm hàm điều khiển Lyapunov đƣợc định nghĩa cho cả hệ bị kích thích và không ổn định. Từ hàm điều khiển Lyapunov, ta dễ dàng xác định đƣợc bộ điều khiển ổn định đối tƣợng theo hai bƣớc của thuật toán đã nêu. Vấn đề còn lại là làm thế nào để có đƣợc một hàm điều khiển Lyapunov. Đây là một bài toán nan giải, cản trở sự ứng dụng của phƣơng pháp thiết kế Lyapunov. Một trong những phƣơng pháp tìm hàm điều khiển Lyapunov đƣợc áp dụng cho một lớp đối tƣợng dạng cascade (dạng đối tƣợng có nhiều mô hình con nối cấp) gọi là phƣơng pháp cuốn chiếu (backstepping). Hàm điều khiển Lyapunov sẽ đƣợc xây dựng xuất phát từ các mô hình con bên trong theo kiểu cuốn chiếu. 2.2.2. Phƣơng pháp thiết kế bộ điều khiển trên cơ sở Backstepping Để nêu bật lên đƣợc ý tƣởng chính của phƣơng pháp Backstepping, theo [21] ta xét một ví dụ cụ thể đơn giản sau: Xét hệ thống đƣợc mô tả nhƣ (2.7).  x  cos x  x3     u  (2.7a,b) 9 Mục tiêu điều khiển của ta là đƣa x(t)  0 khi t  với mọi x(0) , (0). Từ phƣơng trình (2.7a) ta có thể thấy ngay hệ có 1 điểm cân bằng (x,) = (0,-1). Có thể biểu diễn (2.7) ở dạng sơ đồ khối nhƣ sau: u   x + +  + x3 cos(x) x - (.)3 cos(.) Hình 2.3: Sơ đồ khối cho hệ (2.7) Nếu coi  la tín hiệu điều khiển cho phần trong đóng khung ở trên (chính là 2.7a), trƣớc hết ta đi tìm hàm điều khiển một phần của hệ. Với mục đích làm triệt tiêu thành phần phi tuyến cos(x) trong phƣơng trình (2.7a), ta chọn :   c1 x  cos(x) (c1 là một hằng số dƣơng) (2.8) thế vào phƣơng trình, thu đƣợc : x  c1 x  x3 1 2 Chọn hàm điều khiển Lyapunov: V( x)  x 2  V  x   xx  c1 x2  x4 xác định âm. Nhƣ vậy với  đã chọn, (2.7a) ổn định tiệm cận toàn cục. Tuy nhiên, không phải là tín hiệu điều khiển mà chỉ là biến trạng thái. Nói cách khác bộ điều khiển (2.8) là không sử dụng đƣợc cho hệ (2.7) vì tín hiệu phản hồi về lại là một biến trạng thái (chứ không phải là đầu vào của hệ (2.7) đã cho). Vấn đề tiếp theo là phải chuyển đƣợc đầu vào hồi tiếp  thành u. Xem hàm tìm đƣợc chỉ là giá trị mong muốn của . Ta gọi giá trị đó là: des  c1 x  cos(x)=  x  . Để biểu diễn sự khác biệt giữa  và giá trị mong muốn của nó, ta định nghĩa một đại lƣợng z là biến sai lệch: 10 z    des      x     c1 x  cos  x  (2.9) 2.3. Kết luận Chƣơng 2 đã tìm hiểu về phƣơng pháp điều khiển phi tuyến Backstepping, Phân tích ƣu điểm của phƣơng pháp và đề ra phƣơng pháp thiết kế bộ điều khiển theo thuật toán Backstepping. 11 CHƢƠNG 3 MÔ TẢ TOÁN HỌC VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN HÕA ĐỒNG BỘ 3.1. MÔ HÌNH TOÁN HỌC ĐỐI TƢỢNG 3.1.1. Hệ thống nghịch lƣu 3 pha 3.1.1.1. Phương án nghịch lưu 3 pha kinh điển Giải pháp nghịch lƣu ba pha kinh điển đƣợc minh hoạ ở hình 3.1. Điện áp xoay chiều ba pha đƣợc tạo nên bằng phƣơng pháp điều chế vector điện áp (Voltage Vector Modulation). Ƣu nhƣợc điểm của giải pháp này: Hình 3.1: Giải pháp nghịch lưu 3 pha kinh điển: điện áp 3 pha được tạo nên bằng phương pháp điều chế vector. 3.1.1.2. Phương án nghịch lưu 3 pha ghép từ nghịch lưu 1 pha Trƣớc khi giới thiệu cụ thể về phƣơng pháp điều khiển nghịch lƣu, có thể khẳng định ngay rằng: Phƣơng án mới đã thực sự cho phép luôn luôn đảm bảo tính cân đối giữa 3 pha mà không phụ thuộc vào tải. Hơn thế nữa - nhƣ phần trình bày dƣới đây sẽ chỉ rõ hơn - giải pháp này còn cho phép tận dụng tối đa công suất của nguồn DC vì mô đun của véc tơ điện áp lúc này chính bằng UDC. 12 Hình 3.2: Giải pháp ghép 3 nghịch lưu 1 pha: điện áp 3 pha được tạo nên bằng cách ghép 3 điện áp lệch pha nhau 120o. Then chốt trong kỹ thuật điều khiển nghịch lƣu 3 pha theo phƣơng án nhƣ hình trên là khả năng điều khiển điều chế từng cầu nghịch lƣu đơn (1 pha) để tạo lên điện áp hình sin đặt lên cuộn sơ cấp của biến áp. Biến áp 3 pha thực chất có thể coi là 3 biến áp 1 pha, với 3 cuộn sơ cấp đƣợc nuôi bởi 3 điện áp hình sin lệch pha nhau 120o. Vì lý do ấy, tại đây ta chỉ quan tâm tới kỹ thuật điều chế cho 1 nghịch lƣu đơn. 3.1.2. Mô hình trạng thái liên tục phía lƣới Hình 3.15 mô tả sơ đồ nguyên lý phía lƣới điện sau khi đã tách ra từ mô hình tổng thể toàn hệ thống: CL BiÕn ¸p Filter L-íi ®iÖn 3~ RD LD 3~ UDC 3~ DSP Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý phía lưới 13 Mạch điện phía lƣới bao gồm 1 bộ biến đổi, khâu lọc RC lọc xung điện áp bị băm, cuộn cảm lọc dòng, máy biến thế và máy đóng ngắt. Khi máy phát hoạt động ở chế độ trên đồng bộ, bộ biến đổi đóng vai trò khâu NL, chuyển năng lƣợng từ mạch một chiều trung gian lên lƣới. Khi máy phát hoạt động ở chế độ dƣới đồng bộ, bộ biến đổi đóng vai trò khâu CL, chuyển năng lƣợng từ lƣới sang mạch một chiều trung gian. CL LD RD BiÕn ¸p L-íi ®iÖn 3~ 3~ CF UDC uN RF iN Hình 3.4: Sơ đồ tổng quát mạch điện phía lưới CL LN RD L T iT eN ~ LD CF iF 3~ iN RF UDC uN iN Hình 3.5: Sơ đồ thay thế Phƣơng trình định luật Kirchoff viết cho mạch ở đầu ra của khâu chỉnh lƣu phía lƣới nhận đƣợc từ hình 3.18: u N  RD i N  LD di N  eN dt (3.7) Chuyển phƣơng trình (3.7) sang hệ tọa độ THĐAL ta đƣợc: u N  RD i N  LD di N  j N LD i N  e N dt (3.8) 14 CL iT eN RD LD iN CF ~ 3~ uN iF RF UDC iN Hình 3.6: Sơ đồ tối giản mạch điện phía lưới Viết (3.8) dƣới dạng thành phần trên hai trục tọa độ dq THĐAL ta có hệ phƣơng trình trạng thái mô tả hệ thống phía lƣới: 1 1  diNd  dt  - T iNd   N iNq  L (u Nd - eNd )  D D   diNq  - i - 1 i  1 (u - e ) N Nd Nq Nq Nq  dt TD LD (3.9a,b) 3.1.3. Mô hình gián đoạn phía lƣới eN(k) HN u N(k) HN i N(k+1) Z-1I i N(k) ΦN Hình 3.7: Mô hình gián đoạn phía lưới Sau khi khai triển (3.13a,b) thành chuỗi và cắt đuôi sau phần tử tuyến tính ta thu đƣợc mô hình dòng gián đoạn phía lƣới nhƣ sau: i N (k  1)  ΦN i N (k )  H N u N (k )  H N e N (k ) 3.1.4. Các biến điều khiển phía lƣới (3.14) 15 Từ (3.22) và (3.23) ta thấy, bằng việc điều chỉnh thành phần iNd ta sẽ thay đổi đƣợc giá trị điện áp một chiều trung gian UDC Từ (3.23) ta cũng rút ra nhận xét, thành phần iNq có tác dụng sản sinh công suất vô công. 3.2. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỐI TƢỢNG 3.2.1. Điều kiện hoà đồng bộ hệ thống nghịch lƣu lên lƣới điện Để hoà đồng bộ đƣợc nguồn từ hệ thống nghịch lƣu lên lƣới điện phải thoả mãn đồng thời các điều kiện sau:  Điều kiện 1: Điều kiện về tần số: Tần số của nguồn 3 pha ở đầu ra của hệ thống nghịch lƣu phải bằng tần số lƣới.  Điều kiện 2: Điều kiện về điện áp: Điện áp của nguồn 3 pha ở đầu ra của hệ thống nghịch lƣu phải bằng điện áp lƣới.  Điều kiện 3: Điều kiện về pha: Thứ tự pha và góc pha ở đầu ra của hệ thống nghịch lƣu phải bằng trùng với thứ tự pha và góc pha của lƣới điện.  Điều kiện 4: Điều kiện lưới điện 3 pha đối xứng: Lƣới điện 3 pha đối xứng khi 3 pha có biên độ điện áp, tần số trùng nhau và lệch pha nhau đều bằng 1200 giữa các pha. 3.2.2. Cấu trúc điều khiển vô hƣớng hoà đồng bộ hệ thống nghịch lƣu lên lƣới điện 3.2.2.1. Hệ thống 1 pha * Sơ đồ khối: 16 Hình 3. 8: Sơ đồ điều khiển vô hướng hoà đồng bộ hệ thống nghịch lưu lên lưới 1 pha 3.2.2.2. Hệ thống 3 pha * Sơ đồ khối : Hình 3. 9 : Sơ đồ điều khiển vô hướng hoà đồng bộ hệ thống nghịch lưu lên lưới 3 pha. 3.2.3. Cấu trúc điều khiển vector * Sơ đồ khối: 17 Hình 3. 10 : Sơ đồ điều khiển nghịch lưu hoà lưới bằng phương pháp điều khiển vector 3.2.4. Áp dụng phƣơng pháp Backstepping trong thiết kế điều khiển dòng điện - Tổng hợp khâu điều chỉnh dòng Backstepping cơ bản: bao gồm tổng hợp các bộ điều chỉnh thành phần iNd và iNq trên miền liên tục, sau đó số hoá bộ điều chỉnh dòng để có thể thực hiện việc cài đặt bộ điều chỉnh trên hệ thống xử lý tín hiệu số DSP. Qua bộ điều chỉnh dòng cơ bản, ta sẽ thấy đƣợc bộ điều chỉnh đã thực hiện đƣợc việc tách kênh thông qua bù các thành phần liên kết ngang N iNd và N iNq Tuy nhiên, do bộ điều chỉnh dòng chƣa có thành phần tích phân, nên sẽ tồn tại sai lệch tĩnh. - Khắc phục sai lệch tĩnh: do bộ điều chỉnh dòng Backstepping cơ bản chƣa có thành phần tích phân, nên để khử sai lệch tĩnh, ta đƣa thành phần tích phân vào trên cơ sở kỹ thuật Backstepping. 3.2.4.1. Tổng hợp bộ điều chỉnh dòng Backstepping cơ bản a) Tổng hợp bộ điều chỉnh thành phần iNd trên miền liên tục Chọn biến điều khiển là là: 1 u Nd , để 1  z1 z1  0 , thì giá trị của biến điều khiển LD di* 1 1 1 uNd  iNd  N iNq  eNd  Nd  K d z1 LD TD LD dt Với Kd là hằng số dƣơng. (3.25) 18 b) Tổng hợp bộ điều chỉnh thành phần iNq trên miền liên tục * di 1 1 1 uNq  iNq  N iNd  eNq  Nq  K q z2 LD TD LD dt khiển là: (3.28) Với Kq là hằng số dƣơng. Từ các bộ điều chỉnh dòng backstepping cơ bản (3.25) và (3.28), ta có sơ đồ khối bộ điều chỉnh nhƣ hình 3.26. Hình 3.11: Sơ đồ bộ điều chỉnh dòng Backstepping cơ bản 3.2.4.2. Tính ổn định của hệ có bộ điều chỉnh dòng Backstepping 1 2 1 2 Chọn hàm điều khiển Lyapunov :   z12  z22 . Lấy đạo hàm của v, ta có:   z1 z1  z2 z2   Kd z12  Kq z22  0 , ta kết luận, hệ ổn định tại điểm cân bằng (z1,z2)T=(0,0)T. Bộ điều khiển đã thiết kế đảm bảo yêu cầu ổn định toàn cục và * * . iNd  iNd , iNq  iNq 3.2.4.3. Số hoá bộ điều chỉnh dòng Backstepping cơ bản phía máy phát a) Số hoá bộ điều chỉnh dòng iNd 19 1 1 1 1 uNd ( k )  iNd ( k )  N ( k )iNq ( k )  eNd ( k )  [ 3i*Nd ( k ) LD TD LD 2T (3.33) 4i ( k  1 )  i ( k  2 )]  K d [iNd ( k )  i ( k )] * Nd * Nd * Nd b) Số hoá bộ điều chỉnh dòng iNq 1 1 1 1 uNq ( k )  iNq ( k )  N ( k )iNd ( k )  eNq ( k )  [ 3i*Nq ( k ) LD TD LD 2T (3.36) 4i ( k  1 )  i ( k  2 )]  K q [iNq ( k )  i ( k )] * Nq * Nq * Nq 3.2.4.4. Khắc phục sai lệch tĩnh a) Tổng hợp bộ điều chỉnh thành phần iNd Chuyển sang miền toán tử z, ta có: w1 ( z )  1  K11K12  Tz 1  y* ( z)  x 1  z 1    *  11 ( z )    K11  K12   y1 ( z )  x11 ( z )   1 1  z 1 * y1 ( z ) (3.57) T * z 1 b) Tổng hợp bộ điều chỉnh thành phần iNq Chuyển sang miền toán tử z, ta có: 1  K 21K 22  Tz 1 *   y ( z)  x w ( z)  2 1  z 1  2 1  z 1 * *    y2 ( z ) (3.78) 21 ( z )    K 21  K 22   y2 ( z )  x21 ( z )   T * z 1  Chọn các hệ số K11 và K12 ; K21 và K22 Theo [1], ta phải chọn các hệ số Kij trên là các điểm cực. Vậy ta có điều kiện: K11K12 >> 1; K21K22 >> 1. 3.3. Kết luận Chƣơng 3 đã xây dựng đƣợc mô hình toán học bộ nghịch lƣu phía lƣới, từ mô hình toán học chuyển sang hệ tọa độ dq và tổng hợp hợp bộ điều chỉnh dòng Backstepping cơ bản. Từ bộ điều chỉnh dòng Backstepping cơ bản đề ra phƣơng án khắc phục sai lệch tĩnh và tổng hợp bộ điều chỉnh dòng Backstepping hoàn chỉnh. 20 CHƢƠNG 4 KIỂM CHỨNG QUA MÔ PHỎNG, THÍ NGHIỆM VÀ KẾT LUẬN 4.1. MÔ PHỎNG 4.1.1. Tổng quan 4.1.1.1. Giới thiệu công cụ mô phỏng Plecs Để chứng minh hƣớng đi của đề tài là đúng đắn, trong luận văn này, chúng ta sẽ mô phỏng hệ thống bằng phần mềm MATLAB & Simulink. Đây là một công cụ rất mạnh và đã trở nên quen thuộc đối với các kỹ sƣ điều khiển tự động. Để tiến hành mô phỏng gần với thực tế, hệ thống cũng sẽ đƣợc mô phỏng kết hợp với PLECS. Đây là một công cụ mô phỏng còn khá mới nhƣng đã thể hiện rất nhiều ƣu điểm. 4.1.1.2. Các tham số dùng cho mô phỏng  Tham số phía lƣới điện: Điện cảm cuộn lọc: Ld = 0,0002 H Điện trở cuộn lọc: Rd = 0,01 Ω Điện dung tụ điện bộ lọc RC: Cf = 400 μF Điện trở của bộ lọc RC: Rf = 0,2 Ω 4.1.2. Sơ đồ mô phỏng hệ thống nghịch lƣu hoà lƣới trên Matlab/Simulink/Plecs Ta có sơ đồ mô phỏng hệ thống nhƣ hình Hệ thống mô phỏng bằng Matlab-Simulink-Plecs gồm các khối cơ bản sau: